摘要：温度应力是目前混凝土早期开裂的一个很重要的因素，水泥水化热是混凝土早期温度应力的主要来源，施工过程中通过控制水泥水化热，将大体积混凝土早期温度开裂的潜在危险性降至最低。

　　0 引言

　　近年来，随着大体积混凝土在工程中的广泛应用，大体积混凝土早期开裂也已经成为困扰混凝土工程界的焦点问题。导致大体积混凝土开裂的原因有很多，比如，水泥水化热引起的温度应力和温度变形、内外约束条件的影响、外界气温变化的影响、混凝土内的收缩变形等。德国慕尼黑技术大学R.Springenschmid教授认为，混凝土的2/3应力来自于温度变化，1/3来自干缩和湿胀。可见温度应力是目前大体积混凝土开裂的一个很重要的因素。又因为水泥水化热是混凝土早期温度应力的主要来源，为了保证大体积混凝土结构具有可靠的强度和耐久性能，必须在施工过程中通过控制水泥水化热，将大体积混凝土早期温度开裂的潜在危险性降至最低。

　　1 大体积混凝土早期产生温度裂缝的原因

　　混凝土在凝结硬化过程中，水泥水化产生大量水化热，这些热量积聚而导致混凝土内部温升较快;混凝土结构本身体积厚大，导热系数低，热量不易散发，从而造成与混凝土表面产生过大温差，从而产生拉应力。当拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面将开裂，产生温差裂缝。一般情况下，混凝土的内外温差不宜超过25℃，否则混凝土将产生温差裂缝。故《混凝土结构工程验收规范》(GB50204-2001)规定：大体积混凝土的浇筑温度不宜超过28℃。

　　2 水泥水化的放热过程

　　水泥的水化热释放主要集中在早期，美国学者梅泰(Mehta，P.K.)认为，水泥加水拌和后，立即出现放热(称为第一个放热峰)，持续几分钟，这可能是铝酸盐和硫酸盐的溶解热。下一阶段是形成钙矾石所放出的热量，对于大部分水泥，大约在4～8h后，会达到第二个放热峰顶点，除钙矾石形成热外它也包括C，S的一些溶解热和C-S-H的形成热。水泥在开始3d内大致会放出50%的水化热，混凝土ld和3d的绝热温升相应为24.4℃和30.1℃。混凝土温升的高峰一般出现在浇注后的3-4d，掺粉煤灰后可推迟至5-6d，因此，从减少混凝土早期温度应力出发，应尽量减少水泥水化热。

　　3 控制大体积混凝土早期温度裂缝措施

　　3.1 降低早期水化放热 减少水泥水化热可以通过以下几项措施来达到目的。

　　3.1.1 优选原材料 ①水泥：由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，硅酸盐水泥的矿物组成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，试验表明：水泥中铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积每增加100cm2/g，1d的水化热增加17J/g～21J/g，7d和20d均增加4J/g～12J/g。②掺加粉煤灰：为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替，在混凝土中掺入粉煤灰可以改善混凝土的和易性，降低气温，减少收缩，提高混凝土抗浸蚀性具有良好的效果。水泥水化作用是放热反应，1kg 水泥放出原热量可高达500J，它能使混凝土中的温度达到75 ℃以上。因其内部产生的水化热造成温度急剧上升，与混凝土表面形成温度梯度，故内部产生拉应力，它们都能使混凝土开裂。如能采取技术措施将混凝土温度的顶峰温度加以限制，则能避免开裂。采用冷却措施降低温度，这样费用增加较多，用粉煤灰代替部分水泥，对混凝土温度起到缓解作用。③骨料：尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。对于细骨料宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗沙。

　　3.1

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